Lý thuyết và Bài tập Vật lí Lớp 11 - Chương 3: Dòng điện trong các môi trường - Dạng 3: Dòng điện trong chất khí và trong chân không (Có lời giải)

Nội dung text: Lý thuyết và Bài tập Vật lí Lớp 11 - Chương 3: Dòng điện trong các môi trường - Dạng 3: Dòng điện trong chất khí và trong chân không (Có lời giải)

1. CHƯƠNG III: DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG Dạng 3: Dòng điện trong chất khí và trong chân không 1. Dòng điện trong chất khí Dòng điện trong chất khí là dòng chuyển dời có hướng của các êlectron và các ion trong điện trường. Dẫn điện không tự lực: Biến mất khi không còn tác nhân ion hóa. Dẫn điện tự lực: Duy trì được nhờ sự tạo ra hạt tải điện ban đầu và nhân số hạt tải điện ấy lên nhiều lần nhờ dòng điện chạy qua. Hồ quang điện: Tự tạo ra electron nhờ phát xạ nhiệt electron từ catôt nóng. Nhiệt độ catôt được duy trì nhờ dòng điện, ứng dụng: làm đèn ống, hàn điện. Tia lửa điện: Tự tạo ra electron và ion dương nhờ ion hóa chất khí bằng điện trường mạnh. Xảy ra trong tia sét. ứng dụng: làm bugi ô tô, xe máy. STUDY TIP Chất khí vốn không có hạt tải điện. Các hạt tải điện (electron, ion) được tạo ra nhờ tác nhân ion hóa. 2. Dòng điện trong chân không - Là dòng chuyển động ngược chiều điện trường của các electron bứt ra từ điện cực. - Diot chân không chỉ cho dòng điện đi qua theo một chiều, nó gọi là đặc tính chỉnh lưu. - Tia catôt (tia âm cực) là chùm electron bay tự do. Tia catôt mang năng lượng cao. - Tia catôt có thể được tạo ra bằng phóng điện qua chất khí ở áp suất thấp hoặc bằng súng electron. - Ứng dụng: làm điôt chân không, ống phóng điện tử và đèn hình. STUDY TIP Chân không vốn không có hạt tải điện. Dẫn điện được khi đưa electron vào. 3. Ví dụ minh họa Ví dụ 1: Một điôt điện tử có dòng điện bão hòa Ibh 5mA khi hiệu điện thế giữa anôt và catôt là U 10V a) Tính số electron đập vào anôt trong một giây. A. 3,125.106 electron / s B. 3,125.103 electron / s C. 3,125.109 electron / s D. 3,125.1012 electron / s b) Tính động năng của electron khi đến anôt, biết electron rời catôt không vận tốc ban đầu. A. 1,6.10 18 J B. 1,6.10 15 J C. 1,6.10 21 J D. 1,6.10 12 J Lời giải I a) Số electron đập vào anôt trong một giây là: n bh 3,125.1016 electron / s e Đáp án A 18 b) Động năng của electron khi đến anôt là: Wd eU 1,6.10 J Đáp án A BÀI TẬP RÈN LUYỆN KĨ NĂNG Trang 1
2. Câu 1: Dòng điện trong chất khí là dòng dịch chuyển có hướng của các: A. electron theo chiều điện trường B. ion dương theo chiều điện trường và ion âm ngược chiều điện trường C. ion dương theo chiều điện trường, ion âm và electron ngược chiều điện trường D. ion dương ngược chiều điện trường, ion âm và electron theo chiều điện trường Câu 2: Đường đặc trưng vôn - ampe của chất khí có dạng: A. B. C. D. Câu 3: Chọn một đáp án sai: A. Ở điều kiện bình thường không khí là điện môi B. Khi bị đốt nóng không khí dẫn điện C. Những tác nhân bên ngoài gây nên sự ion hóa chất khí gọi là tác nhân ion hóa D. Dòng điện trong chất khí tuân theo định luật Ôm Câu 4: Khi nói về sự phụ thuộc của cường độ dòng điện trong chất khí vào hiệu điện thế, nhận xét nào sau đây là sai: A. Khi tăng dần hiệu điện thế từ giá trị 0 đến UC sự phóng điện chỉ sảy ra khi có tác nhân ion hóa, đó là sự phóng điện không tự lực. B. Khi U Ub cường độ dòng điện đạt giá trị bão hòa dù U có tăng. C. Khi U Uc thì cường độ dòng điện giảm đột ngột. D. Đường đặc tuyến vôn - ampe không phải là đường thẳng. Câu 5: Chọn một đáp án sai: A. Trong quá trình phóng điện thành tia chỉ có sự ion hóa do va chạm B. Sự phóng điện trong chất khí thường kèm theo sự phát sáng C. Trong không khí tia lửa điện hình thành khi có điện trường rất mạnh cỡ 3.106 V / m D. Hình ảnh tia lửa điện không liên tục mà gián đoạn Câu 6: Chọn một đáp án sai: A. Hồ quang điện là quá trình phóng điện tự lực B. Hồ quang điện xảy ra trong chất khí ở áp suất cao C. Hồ quang điện sảy ra trong chất khí ở áp suất thường hoặc áp suất thấp giữa 2 điện cực có hiệu điện thế không lớn D. Hồ quang điện kèm theo tỏa nhiệt và tỏa sáng rất mạnh Câu 7: Khi nói về sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào hiệu điện thế trong quá trình dẫn điện không tự lực của chất khí đáp án nào sau đây là sai: Trang 2
3. A. Khi U nhỏ, I tăng theo U B. Khi U đủ lớn, I đạt giá trị bão hòa C. U quá lớn, thì I tăng nhanh theo U D. Với mọi giá trị của U, thì I tăng tỉ lệ thuận với U theo định luật Ôm Câu 8: Chọn một đáp án sai: A. Sự dẫn điện của chất khí là tự lực nếu nó có thể sảy ra và duy trì khi đốt nóng mạnh chất khí, và duy trì tác nhân B. Sự dẫn điện của chất khí là tự lực nếu nó có thể sảy ra và duy trì khi đốt nóng mạnh chất khí, rồi ngừng tác nhân. C. chất khí phóng điện tự lực khi có tác dụng của điện trường đủ mạnh ion hóa khí, tách phân tử khí thành ion dương và electron tự do D. Trong quá trình phóng điện thành tia, ngoài sự ion hóa do va chạm còn có sự ion hóa do tác dụng của bức xạ có trong tia lửa điện Câu 9: Chọn một đáp án đúng: A. Dòng điện trong chất khí là dòng chuyển dời có hướng của các ion dương và âm B. Dòng điện trong chất khí không phụ thuộc vào hiệu điện thế C. Cường độ dòng điện trong chất khí ở áp suất thường tăng lên khi hiệu điện thế tăng D. Dòng điện chạy qua không khí ở hiệu điện thế thấp khi không khí được đốt nóng, hoặc chịu tác dụng của tác nhân ion hóa. Câu 10: Dòng chuyển dời có hướng của các ion dương, ion âm và electron tự do là dòng điện trong môi trường A. chất khíB. chân khôngC. kim loại D. chất điện phân Câu 11: Đặc tuyến vôn - ampe của chất khí khi có dòng điện chạy qua có dạng như hình vẽ. Ở đoạn nào hạt tải điện được tạo ra bởi tác nhân ion hóa? A. OAB. ABC. BC D. OA và AB Câu 12: Đặc tuyến vôn - ampe của chất khí có dòng điện chạy qua có dạng nhu hình vẽ Câu 11. Ở đoạn nào hạt tải điện được tạo ra bởi ion hóa do va chạm: A. OAB. ABC. BC D. BC và AB Câu 13: Đặc tuyến vôn - ampe của chất khí khi có dòng điện chạy qua có dạng như hình vẽ Câu 11. Ở đoạn nào có sự phóng điện không tự lực? A. OAB. ABC. BC D. OA và AB Câu 14: Đặc tuyến vôn - ampe của chất khí khi có dòng điện chạy qua có dạng như hình vẽ Câu 11. Ở đoạn nào có sự phóng điện tự lực? A. OAB. ABC. BC D. không có đoạn nào Câu 15: Các hiện tượng: tia lửa điện, sét, hồ quang điện, hiện tượng nào là quá trình phóng điện tự lực: A. tia lửa điệnB. sétC. hồ quang điện D. cả 3 đều đúng Trang 3
4. Câu 16: Các hiện tượng: tia lửa điện, sét, hồ quang điện, hiện tượng nào sảy ra do tác dụng của điện trường rất mạnh trên 106 V / m A. tia lửa điệnB. sétC. hồ quang điện D. cả 3 đều đúng Câu 17: Các hiện tượng: tia lửa điện, sét, hồ quang điện, hiện tượng nào có sự phát xạ nhiệt electron: A. tia lửa điệnB. sétC. hồ quang điện D. cả 3 đều đúng Câu 18: Sự phóng điện thành miền của chất khí xảy ra trong các điều kiện nào: A. áp suất cao cỡ chục atm; hiệu điện thế thấp cỡ chục vôn B. áp suất ở đktc, hiệu điện thế cao cỡ kilôvôn C. áp suất thấp dưới l mmHg, hiệu điện thế cỡ trăm vôn D. áp suất cao cỡ chục atm; hiệu điện thế cao cỡ kilôvôn Câu 19: Trong sự phóng điện thành miền, nếu giảm áp suất rất thấp cỡ 10-3mmHg thì có hiện tượng gì: A. miền tối catốt giảm bớt B. cột sáng anốt chiếm toàn bộ ống khí C. miền tối catốt chiếm toàn bộ ống khí D. cột sáng anốt giảm bớt Câu 20: So sánh bản chất thì dòng điện trong các môi trường nào do cùng một loại hạt tải điện tạo nên: A. kim loại và chân khôngB. chất điện phân và chất khí C. chân không và chất khíD. không có hai môi trường như vậy Câu 21: Chọn một đáp án sai khi nói về dòng điện trong chân không: A. dòng điện trong chân không chỉ đi theo một chiều từ anot sang catot B. sau khi bứt khỏi catot của ống chân không chịu tác dụng của điện trường electron chuyên động từ catot sang anot C. dòng điện trong chân không là dòng dịch chuyển có hướng của các ion dương theo chiều điện trường D. khi nhiệt độ càng cao thì cường độ dòng điện bão hòa càng lớn Câu 22: Sự phụ thuộc của cường độ dòng điện trong chân không vào hiệu điện thế được biểu diễn bởi đồ thị nào sau đây: A. B. C. D. Câu 23: Tia catốt là chùm: A. electron phát ra từ anot bị nung nóng B. electron phát ra từ catot bị nung nóng Trang 4
5. C. ion dương phát ra từ catot bị nung nóng D. ion âm phát ra từ anot bị nung nóng Câu 24: Chọn một đáp án sai khi nói về tính chất của tia catot: A. làm phát quang một số chất khi đập vào chúng B. mang năng lượng C. bị lệch trong điện từ trường D. phát ra song song với mặt catot Câu 25: Tính chất nào sau đây không phải của tia catot: A. tác dụng lên kính ảnh B. có thể đâm xuyên các lá kim loại mỏng C. ion hóa không khí D. không bị lệch trong điện từ trường Câu 26: Cặp nhiệt điện sắt - constantan có hệ số nhiệt điện động 50,4V / K và điện trở trong r 0,5 được nối với điện kế G có điện trở R 19,5 . Đặt mối hàn thứ nhất vào trong không khí ở nhiệt độ 27° C, mối hàn thứ 2 trong bếp có nhiệt độ 327° C. Tính hiệu điện thế hai đầu điện kế G: A. 14,742mVB. 14,742VC. 14,742nV D. 14,742V ĐÁP ÁN 1-C 2-D 3-D 4-C 5-A 6-B 7-D 8-A 9-D 10-A 11-D 12-C 13-D 14-C 15-D 16-D 17-C 18-C 19-C 20-A 21-C 22-A 23-B 24-D 25-D 26-A HƯỚNG DẪN GIẢI CHI TIẾT Câu 1: Đáp án C Là dòng dịch chuyển có hướng theo chiều điện trường, ion âm và electron ngược chiều điện trường Câu 2: Đáp án D Có dạng hình D Câu 3: Đáp án D Dòng điện trong chất khí không tuân theo định luật Ôm nên phương án C là phương án sai Câu 4: Đáp án C Khi U > UC thì cường độ dòng điện tăng vọt lên do có nhiều ion là electron được tạo thành do có sự ion hóa do va chạm của các electron với phân tử khí Câu 5: Đáp án A + A sai vì trong quá trình phóng điện thành tia không chỉ có sự ion hóa do va chạm mà còn có sự ion hóa do tác dụng của bức xạ phát ra trong tia lửa điện + B đúng do vì va chạm các phân tử sẽ chuyển sang trạng thái kích thích + C đúng Trang 5
6. + D đúng Câu 6: Đáp án B + A đúng theo định nghĩa của hồ quang điện + B sai vì hồ quang điện xảy ra trong chất khí ở áp suất thường hoặc thấp + C đúng + D đúng Câu 7: Đáp án D + A đúng theo đồ thị SGK trang 107 + B đúng + C đúng lí do là có nhiều ion và electron được tạo thành + D sai vì dòng điện trong chất khí không tuân theo định luật ôm Câu 8: Đáp án A A sai bởi vì nó là tự lực nếu có thể xảy ra và duy trì khi đốt nóng mạnh chất khí rồi ta ngừng tác nhân Câu 9: Đáp án D + A sai còn có các electron nữa + B sai nó còn phụ thuộc vào U + C sai + D đúng vì đây là bản chất của dòng điện trong chất khí Câu 10: Đáp án A Trong môi trường chất khí Câu 11: Đáp án D Đoạn OA và AB hạt tải điện được tạo ra bởi tác nhân ion hóa Câu 12: Đáp án C Ở đoạn BC hạt tải điện được tạo ra bởi ion hóa do va chạm làm cường độ dòng điện tăng vọt lên Câu 13: Đáp án D Đoạn OA và AB có sự phóng điện không tự lực nó chỉ xảy ra khi có tác dụng của các tác nhân ion hóa Câu 14: Đáp án C Ở đoạn BC có sự phóng điện tự lực (cho dù có ngừng tác dụng của tác nhân ion hóa thì sự phóng điện vẫn được duy trì) Câu 15: Đáp án D Cả 3 hiện tượng trên đều là quá trình phóng điện tự lực Câu 16: Đáp án D Hiện tượng tia lửa điện và sét xảy ra do tác dụng của điện trường rất mạnh trên 106 V/m Câu 17: Đáp án C Hiện tượng hồ quang điện có sự phát xạ nhiệt của các electron Câu 18: Đáp án C Trang 6
7. Nó xảy ra trong điều kiện áp suất thấp dưới 1mmHg, hiệu điện thế cỡ trăm vôn, miền tối catot và cột sáng anot Câu 19: Đáp án C Khi làm như thế thì miền tối catot choán đầu ống, nó gần như chiếm toàn bộ ống khí Câu 20: Đáp án A Dòng điện trong kim loại và chân không đều do electron tạo nên Câu 21: Đáp án C Đáp án C sai vì dòng điện trong chân không là dòng dịch chuyển có hướng của các electron bứt khỏi catot bị nung nóng dưới tác dụng của điện trường Câu 22: Đáp án A Hình A biểu thị cho sự phụ thuộc của cường độ dòng điện trong chân không vào hiệu điện thế Câu 23: Đáp án B Tia catot là electron phát ra từ catot bị nung nóng Câu 24: Đáp án D Đáp án D là sai vì tia catot phát ra vuông góc với mặt catot Câu 25: Đáp án D Tia catot bị lệch trong điện trường, từ trường nên đáp án D là không đúng Câu 26: Đáp án A   T 15,12mV U .R 14,742mV T G R r Trang 7